Kỹ thuật ofdm trong wimax

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KỸ THUẬT OFDM TRONG WIMAX Người hướng dẫn : ThS Đặng Thái Sơn Sinh viên thực : Nguyễn Văn Quỳnh Lớp : 48k- ĐTVT Mã số sinh viên : 0751080455 Niên khóa : 2007 - 2012 NGHỆ AN- 01/2012 GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………….…………………….….5 TÓM TẮT ĐỒ ÁN …………………………………………………………………7 MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ …….……………………………….……………… CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN ………… …………………………… …10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX………….…………….12 1.1 Khái niệm …….………………………………………………………….12 1.2 Các chuẩn WiMAX …………………………………………………13 1.2.1 Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 ……………………………………13 1.2.2 Chuẩn IEEE 802.16a ………………………………………… 13 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 ……………………………………14 1.2.4 Chuẩn IEEE 802.16e ………………………………………… 14 1.3 Đặc điểm …………………………………………………………………16 1.4 Mơ hình hệ thống ………….…………………………………………….18 1.5 Các ưu nhược điểm công nghệ WiMAX …………………………21 1.5.1 Một số ưu điểm cơng nghệ WiMAX ………………….21 1.5.1.1 Lớp vật lí WiMAX dựa kĩ thuật OFDM (ghép kênh phân tần trực giao) …………………… 21 1.5.1.2 Hệ thống WiMAX có cơng suất cao ……… ……… 21 1.5.1.3 Lớp MAC dựa OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access- truy nhập OFDM) …… 22 1.5.1.4 Chuẩn cho truy cập vô tuyến cố định di động tương lai ………………………………………………………… ………22 1.5.1.5 Chi phí thấp …………………………………………… 22 1.5.2 Một số nhược điểm công nghệ WiMAX ……………… 23 1.6 Phổ WiMAX ……………………………………………………… 23 1.6.1 Băng tần đăng ký …………………………………………… 24 1.6.1.1 Băng tần đăng ký 2,5 GHz ……………………………24 1.6.1.2 Băng tần đăng ký 3,5 GHz …… …………………….24 1.6.2 Băng tần không đăng ký 5GHz ………… ……………… 24 GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX 1.7 Ứng dụng WiMAX ………………………………………………25 1.7.1 Các mạng riêng ……………………………………………….25 1.7.1.1 Chuyển nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến …….… 26 1.7.1.2 Các mạng giáo dục …………………………………… 26 1.7.1.3 An ninh công cộng …………………………………… 28 1.7.1.4 Các phương tiện liên lạc xa bờ ………………….…… 29 1.7.2 Các mạng công cộng …………………………………………30 1.7.2.1 Nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến truy cập mạng ……… 30 1.7.2.2 Kết nối nơng thơn …………………………………… 32 1.8 Tình hình triển khai WiMAX ……………………………………… 32 1.8.1 Tình hình triển khai WiMAX giới ………………… 32 1.8.2 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm Việt Nam ….….33 CHƯƠNG II KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX … …………….34 2.1 Mơ hình tham chiếu ……………….………………………………… 34 2.2 Lớp MAC …………………………………………………………… 35 2.2.1 Lớp hội tụ MAC ……………………………………… .35 2.2.2 Lớp phần chung MAC ………………………………… 35 2.2.2.1 Địa kết nối ………………………………………….35 2.2.2.2 Các định dạng MAC PDU ……………………………… 36 2.2.2.3 Xây dựng truyền MAC PDU ………………………36 2.2.2.4 Cơ cấu ARQ …………………………………………… 36 2.2.2.5 Truy nhập kênh QoS ……………………………… .37 2.2.2.6 Các cấu yêu cầu cấp phát dải thông ……………… 37 2.2.2.7 Hỗ trợ PHY ……………………………………………….38 2.2.2.8 Vào mạng …………………………….………………… 39 2.2.3 Lớp bảo mật ……………………………….……………….40 2.3 Lớp vật lý …………………………………………… … …….… 40 2.3.1 Đặc tả WirelessMAN-SC PHY …………………….……….….40 2.3.2 Đặc tả PHY WirelessMAN-SCa ……………………………….41 2.3.3 Đặc tả PHY WirelessMAN-OFDM ……………………… … 41 2.3.3.1 Đặc điểm ……………………………………………… 41 GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX 2.3.3.2 Symbol OFDM………………………………………….42 2.3.3.3 Cấu trúc khung …………………………………………43 2.3.4 Đặc tả PHY WirelessMAN- OFDMA ……………………………45 2.3.4.1 Symbol OFDMA ……………………………………….45 2.3.4.2 Đặc điểm ……………………………………………… 45 2.3.4.3 Cấu trúc khung ……………….………………………….46 2.3.5 Lớp hội tụ truyền dẫn TC …………….…………………… 47 CHƯƠNG III KỸ THUẬT OFDM ……………………………………… 49 3.1 Khái niệm …………………………………………… 49 3.2 Các nguyên lý OFDM …………………………………….50 3.2.1 Đa sóng mang (Multicarrier) ………………… 55 3.2.2 Sự trực giao (Orthogonal) …………………………………… 56 3.2.3 Thuật tốn IFFT tạo tín hiệu OFDM ………………………….58 3.3 Đặc tính kênh truyền vơ tuyến hệ thống OFDM ……………….59 3.3.1 Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation) ……………………………59 3.3.2 Hiệu ứng đa đường …………………………………………….60 3.3.3 Nhiễu liên ký tự ISI ……………………………………………63 3.3.4 Nhiễu liên sóng mang ICI …………………………………… 64 3.3.5 Khoảng bảo vệ …………………………………………………65 3.4 Giới hạn băng thông OFDM ……………………………………67 3.4.1 Lọc băng thông ………………………………………………68 3.4.2 Ảnh hưởng lọc băng thông tới tiêu kỹ thuật OFDM 69 3.4.3 Mơ tả tốn học OFDM ……………………………… 69 3.4.4 OFDM đa đường dẫn hiệu quang phổ …….… 72 3.5 Ưu điểm nhược điểm OFDM …………………………………73 3.5.1 Ưu điểm ……………………… …………………………… 73 3.5.2 Nhược điểm…………………………………………………….74 3.6 Công nghệ OFDM cho việc truyền dẫn vô tuyến mạng WiMax ….74 CHƯƠNG IV CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM…… 78 4.1 Mô hệ thống OFDM Simulimk ………………………….78 4.2 Một số lưu đồ thuật tốn chương trình ……………………… …81 GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX 4.2.1 Lưu đồ mô kênh truyền ………………… 81 4.2.2 Lưu đồ mơ thu phát tín hiệu OFDM………………….82 4.2.3 Lưu đồ mơ thu phát tín hiệu QAM ………………… 83 4.2.4 Lưu đồ mơ thuật tốn tính BER ……………….…… 85 4.3 So sánh tín hiệu QAM với OFDM ……………………………………86 KẾT LUẬN ……………………………………… …………………………….88 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 90 GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đây,cơng nghệ thơng tin chứng kiến bùng nổ công nghiệp mạng không dây Khả liên lạc không dây gần tất yếu thiết bị cầm tay, máy tính xách tay, điện thoại di động thiết bị số khác Với tính ưu việt vùng phục vụ kết nối linh động, khả triển khai nhanh chóng, giá thành ngày giảm Xu hướng kết nối không dây/vô tuyến ngày trở nên phổ cập kết nối mạng máy tính Với chiều hướng giá thành máy tính xách tay ngày giảm nhu cầu truy nhập Internet ngày tăng, nước phát triển dịch vụ truy nhập Internet không dây trở nên phổ cập, ngồi tiền sảnh khách sạn truy nhập Internet từ máy tính xách tay cách dễ dàng thơng qua kết nối không dây công nghệ dịch chuyển địa IP Công nghệ đem đến Bluetooth kết nối không dây, Wi-Fi truy xuất Internet không dây, điện thoại di động Nhưng bên cạnh ưu điểm, công nghệ kết nối khơng dây cịn hạn chế chưa thật liên thơng với Vấn đề với truy nhập WiFi hotspot nhỏ, phủ sóng rải rác Cần có hệ thống không dây mà cung cấp tốc độ băng rộng cao khả phủ sóng lớn Đó WiMAX(Worldwide Interoperability Microwave Access) Nó biết đến IEEE 802.16 WiMAX công nghệ dựa tảng chuẩn tiến hóa cho mạng khơng dây điểm- đa điểm Là giải pháp cho mạng đô thị khơng dây băng rộng với phạm vi phủ sóng tới 50km tốc độ bit lên tới 75Mbps với kênh 20MHz, bán kính cell từ 2-9km Chuẩn thiết kế hoàn toàn với mục tiêu cung cấp trục kết nối trực tiếp mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông tương đương cáp, DSL, trục T1 phổ biến nay.Công nghệ WiMax xu hướng cho tiêu chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng thông rộng cho thiết bị cố định, xách tay di động Chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, sử dụng phổ tần cấp phép không cấp phép WiMax thực nhà cung cấp dịch vụ nhà sản xuất quan tâm GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX WiMax phát triển dựa tảng công nghệ ghép kênh chia theo tần số trực giao Lợi ích WiMax khả ghép kênh cao, nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp cho khách hàng dịch vụ truy nhập không dây Khả họat động NLOS Em xin chân thành cảm ơn TH.S Đặng Thái Sơn tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên thực Nguyễn Văn Quỳnh Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đồ án gồm có chương sau: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX Trong chương giới thiệu tổng quan công nghệ WiMAX,về khái niệm, đặc điểm,các chuẩn mơ hình hệ thống WiMAX Qua cho ta thấy tổng quan WiMAX cho ta thấy ưu nhược điểm công nghệ Trong chương cho thấy ứng dụng WiMAX tình hình triển khai giới thử nghiệm Việt Nam CHƯƠNH II : KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX Trong chương sâu nghiên cứu vào kiến trúc WiMAX Trong chương nghiên cứu cụ thể lớp WiMAX cơng nghệ sử dụng Đặc biệt công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM CHƯƠNG III : KỸ THUẬT OFDM Trong chương nêu khái niệm, nguyên lý OFDM Giới thiệu đặc tính kênh truyền vơ tuyến,giới hạn băng thơng OFDM Qua cho ta thấy ưu điểm nhược điểm kỹ thuật CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM Trong chương cuối trình bày mơ q trình xử lý tín hiệu WiMAX thơng qua việc mô hệ thống OFDM simulink Matlab, với phạm vi để thị tín hiệu giúp cho việc phân tích đánh giá tác động kênh truyền đến tín hiệu, tác dụng ước lượng bù kênh Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình hệ thống WiMAX …………………………………………….20 Hình 1.2 Miền Fresnel trường hợp LOS ………………………………… 21 Hình 1.3 Truyền sóng trường hợp NLOS ………………………… .22 Hình 1.4 Minh hoạ chuyển nhà cung cấp dịch vụ ……………………… … 26 Hình 1.5 Minh hoạ mạng giáo dục ………………………………………… 27 Hình 1.6 Minh hoạ mạng an ninh công cộng ……………………… …… ….28 Hình 1.7 Minh hoạ mạng liên lạc xa bờ …………………………………… 30 Hình 1.8 Minh hoạ mạng WiMAX nhà cung cấp dịch vụ …………… 31 Hình 1.9 Minh hoạ mạng WiMAX cho kết nối vùng nông thơn ………… 32 Hình 2.1 Mơ hình tham chiếu ………………………………………………… 34 Hình 2.2 Các định dạng MAC PDU …………………………………………… 36 Hình 2.3 Cấu trúc thời gian symbol OFDM …………………………………… 43 Hình 2.4 Mơ tả symbol OFDM miền tần số …………………………………… 43 Hình 2.5 Cấu trúc khung OFDM với TDD ……………………………………….44 Hình 2.6 Cấu trúc thời gian symbol OFDMA …………………………………….45 Hình 2.7 Mơ tả tần số OFDMA (ví dụ với lược đồ kênh con) ……………… 46 Hình 2.8 Phân bố thời gian-khung TDD (chỉ với miền bắt buộc) …………….….47 Hình 2.9 Định dạng TC PDU ……………………………………………….…….48 Hình 3.1: So sánh FDMA OFDM ………………………….………… 49 Hình 3.2 Tín hiệu phổ OFDM ……………………………………….……… 50 Hình 3.3: So sánh kỹ thuật sóng mang khơng chồng xung (a) kỹ thuật sóng mang chồng xung (b) …………………………………………………………………….51 Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống OFDM ……………………………………………… 52 Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống OFDM ……………………………………….….53 Hình 3.6 Sắp xếp tần số hệ thống OFDM ………………………… .54 Hình 3.7 Symbol OFDM với subscriber ……………………………………… 54 Hình 3.8: Phổ sóng mang OFDM ……………………………………… 55 Hình 3.9 Sự tạo tín hiệu OFDM ……………………………………… .55 Hình 3.10 FDM thơng thường OFDM …………………………………………56 Hình 3.11 Tích hai vectơ trực giao …………………………… ….…57 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX Hình 3.12 Tích phân hai sóng sin khác tần số …………………………… .57 Hình3.13 Tích phân sóng sin tần số ………………….……………….58 Hình 3.14 khơi phục lại phổ tín hiệu ban đầu dùng liên tiếp IFFT FFT……………………………………………………………….……….……… 59 Hình 3.15 Ảnh hưởng mơi trường vơ tuyến ……………….……………… 60 Hình 3.16 Tín hiệu đa đường ……………………………… ………………… 60 Hình 3.17 Fading Rayleigh thiết bị di động di chuyển (ở tần số 900 MHz) …………………………………………………………………………………… 61 Hình 3.18:Trải trể đa đường ………………………….………………………… 62 Hình 3.19: OFDM có khoảng bảo vệ khơng có khoảng bảo vệ ……… 67 Hình 3.20 Phổ tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ khơng có hạn chế băng thơng…………………………………………………………………….………….68 Hình 3.21 Đa đường dẫn điều kiện kết nối NOLS …………………… 72 Hình 3.22 Cấu trúc Symbol OFDM, ISI khoảng bảo vệ……………… 73 Hình3.23 Trực giao sub-carrier OFDM miền tần số …………….…………73 Hình 3.24 Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách ……………………….… 75 Hình 4.1 Sơ đồ khối phát thu tín hiệu OFDM …………………….…….… 78 Hình 4.2 Phổ tín hiệu OFDM truyền …………………………………….…….… 79 Hình 4.3 Phổ tín hiệu OFDM nhận ……………………………………… 79 Hình 4.4 Dạng sóng tín hiệu OFDM truyền …………………………… …….….80 Hình 4.5 Dạng sóng tín hiệu OFDM nhận ……………………………… 80 Hình 4.6 Chịm QPSK trước CE ………………………………………………80 Hình 4.7 Chịm QPSK sau CE ……………………………………… 80 Hình 4.8 Lưu đồ mơ kênh truyền ……………………………… ……… 81 Hình 4.9 Lưu đồ mơ phát ký tự OFDM ………………………… .82 Hình 10 Lưu đồ mô thu ký tự OFDM …………………………… 82 Hình 4.11 Lưu đồ mơ phát tín hiệu QAM ……………………….……… 83 Hình 4.12 Lưu đồ mơ thu tín hiệu QAM ……………………… ……… 84 Hình 4.13 Lưu đồ mơ thuật tốn tính BER …………………… ……… 85 Hình 4.14 Tín hiệu QAM OFDM phát miền tần số …………… ………….86 Hinh 4.15 Tín hiệu QAM OFDM thu miền tần số …………….….……… 86 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 10 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX tránh khỏi ảnh hưởng làm biến dạng hồn tồn mẫu tín hiệu khiến bên thu khơng thể khơi phục lại tín hiệu gốc ban đầu Các kỹ thuật sử dụng trải phổ trực tiếp DS- CDMA chuẩn 802.11b dễ bị ảnh hưởng nhiễu đa đường thời gian trễ vượt khoảng thời gian ký tự OFDM sử dụng kỹ thuật truyền song song nhiều băng tần nên kéo dài thời gian truyền ký tự lên nhiều lần Ngồi ra, OFDM cịn chèn thêm khoảng bảo vệ (guard interval - GI), thường lớn thời gian trễ tối đa kênh truyền, hai ký tự nên nhiễu ISI bị loại bỏ hoàn toàn Nhiễu lựa chọn tần số vấn đề gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng truyền thơng tín hiệu Tuy nhiên, OFDM mềm dẻo CDMA giải vấn đề OFDM khơi phục lại kênh truyền thơng qua tín hiệu dẫn đường (Pilot) truyền đicùng với dịng tín hiệu thơng tin Ngồi ra, kênh suy giảm nghiêm trọngvề tần số OFDM cịn có lựa chọn để giảm tỷ lệ lỗi bit giảm bớt số bít mã hố cho tín hiệu điều chế kênh tần số WIMAX dùng công nghệ đa truy nhập kênh OFDM lớp PHY, với việc hỗ trợ hai phương pháp truyền song công FDD TDD Ưu điểm phương pháp cho phép linh hoạt thay đổi độ rộng băng tần lên xuống thay đổi tốc độ phát thu liệu cố định ADSL hay CDMA Trong Wi-Fi tất trạm truy nhập cách ngẫu nhiên đến điểm truy cập AP, mà khoảng cách khác từ nút đến AP làm giảm thông lượng mạng Nhưng lớp MAC 802.16 trình truy nhập thuê bao định trước trạm có lần cạnh tranh kênh truyền dẫn thời điểm nhập mạng Sau thời điểm trạm trạm gốc gắn cho khe thời gian, khe thời gian mở rộng hay co hẹp lại trình truyền dẫn Ưu điểm việc đặt sẵn lịch trình việc truyền dẫn hoạt động cách ổn định trường hợp tải số lượng thuê bao đăng ký vượt cho phép làm tăng khả sử dụng băng tần Ngồi cịn cho phép trạm gốc điều khiển chất lượng dịch vụ (Q0S) việc cân nhu cầu truyền thông thuê bao Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 77 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX Các trình thực việc mã hóa điều chế thích nghi AMC (Adaptation Modulation and Coding) để tối ưu hóa băng thơng tuỳ thuộc vào điều kiện kênh truyền Với kênh truyền tốt điều chế dạng 64QAM Với kênh truyền chất lượng thấp dùng điều chế QPSK Kĩ thuật AMC ưu điểm lớn OFDM cho phép tối ưu hóa mức điều chế kênh dựa chất lượng tín hiệu (SNR) chất lượng kênh truyền dẫn Với OFDMA cho phép việc phân chia tài nguyên cho thuê bao thơng qua việc truy nhập vào sóng mang phụ khác Kết luận chương: Trong chương trình bày vấn đề kỹ thuật điều chế OFDM, ưu nhược điểm, nguyên lý điều chế, giải điều chế Qua thấy tầm quan trọng cơng nghệ WiMAX Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 78 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM Giới thiệu chương: Để hiểu vấn đề được trình bày chương trước Trong chương cuối trình bày chương trình mơ q trình xử lý tín hiệu WiMAX dựa kỹ thuật điều chế OFDM Đây chương trình viết Matlab, chương trình bao gồm sơ đồ khối mô phát thu OFDM, mơ kênh truyền, tính BER, so sánh tín hiệu OFDM QAM, sơ đồ khối mô hệ thống OFDM simulink Matlab 4.1 Mô hệ thống OFDM Simulink Đầu tiên, phát nhị phân Bernoulli tạo chuỗi tín hiệu.Chuỗi liệu đầu vào mã hoá mã Reed-Solommon điều chế Mapping QPSK IFFT hữu ích cho OFDM phát mẫu dạng sóng có thành phần tần số thoả mãn điều kiện trực giao Dữ liệu sau biến đổi Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 79 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX chèn thêm CP chuỗi huấn luyện để giúp cho qua trình ước lượng kênh đồng máy thu Mô kênh truyền đưa đặc trưng kênh truyền vô tuyến chung nhiễu, đa đường xén tín hiệu Dùng hai khối Matlab: Multipath Rayleigh fading, AWGN Tín hiệu thu sau loại bỏ CP chuỗi huấn luyện đưa vào IFFT để chuyển mẫu miền thời gian trở lại miền tần số Đưa vào ước lượng kênh bù kênh để giảm ảnh hưởng kênh truyền đến tín hiệu.Cuối cùng, tín hiệu giải điều chế giải mã RS Hình 4.2 Phổ tín hiệu OFDM truyền Hình 4.3 Phổ tín hiệu OFDM nhận Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 80 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX Hình 4.4 Dạng sóng tín hiệu OFDM truyền Hình 4.5 Dạng sóng tín hiệu OFDM nhận Hình 4.6 Chịm QPSK trước CE Hình 4.7 Chịm QPSK sau CE Hình 4.2 4.3 cho thấy tác động kênh truyền đến phổ tín hiệu OFDM Vì kênh truyền kênh fading chọn lọc tần số nên phổ tín hiệu OFDM nhận tần số khác chịu tác động khác Hình 4.4 4.5 cho thấy biên độ tín hiệu OFDM nhận nhỏ biên độ tín hiệu OFDM truyền Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 81 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX Hình 4.6 4.7 cho thấy tác dụng ước lượng bù kênh.Hình 4.6 chịm QPSK trước ước lượng kênh có biên độ pha khơng ổn định Hình 4.7 chòm QPSK sau ước lượng kênh điểm dao động nhỏ quanh vị trí cố định tức biên độ pha gần ổn định 4.2 Một số lưu đồ thuật tốn chương trình 4.2.1 Lưu đồ mô kênh truyền Bắt đầu Chuẩn hóa tất liệu trước sử dụng kênh để so sánh Thiết lập tính tốn hiệu ứng xén tín hiệu Thiết lập tính tốn hiệu ứng đa đường Thiết lập tính tốn nhiễu Kết thúc Hình 4.8 Lưu đồ mơ kênh truyền Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 82 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX 4.2.2 Lưu đồ mô thu phát tín hiệu OFDM Bắt đầu Bắt đầu Chia liệu thành tập hợp song song Đọc liệu vào Chuyển đổi liệu nhị phân {0,1} thành phân cực {-1,1} Thực FFT Thực IFFT Chuyển đổi liệu phân cực {1,1} thành nhị phân {0,1} Chuyển tín hiệu song song thành chuỗi nối tiếp Khơi phục dịng bit đặt liệu miền tần số thành chuỗi nối tiếp Ghi liệu Kết thúc Hình 4.9 Lưu đồ mơ phát ký tự OFDM Kết thúc Hình 10 Lưu đồ mô thu ký tự OFDM Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 83 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp 4.2.3 Kỹ thuật OFDM WiMAX Lưu đồ mô thu phát tín hiệu QAM Bắt đầu Đọc liệu vào Chuyển đổi liệu nhị phân {0,1} thành phân cực {-1,1} Nhập lại Số sóng phải mang lũy thừa S Nhập số sóng mang Số sóng mang = lũy thừa Đ Chuyển liệu phân cực {-1,1} thành mức {-3,-1,1,3} Phát 16-QAM Kết thúc Hình 4.11 Lưu đồ mơ phát tín hiệu QAM Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 84 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX Bắt đầu Khởi tạo mức cho tốc độ Tăng số lượng sóng mang cho liệu gốc thời hạn tần số cao Khôi phục liệu thành dạng nối tiếp Sắp xếp xác mức {-3,-1,1,3} Chuyển liệu phân cực {-1,1} thành nhị phân {0,1} Ghi liệu Kết thúc Hình 4.12 Lưu đồ mơ thu tín hiệu QAM Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn GVHD: TH.S Đặng Thái Sơn 85 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật OFDM WiMAX 4.2.4 Lưu đồ mô thuật tốn tính BER Bắt đầu Số lượng bit lỗi = i=1 Lỗi = | Dữ liệu vào(i) - Dữ liệu ra(i)| S Lỗi>0 Đ Số bit lỗi = số bit lỗi + i=i+1 S i